[发明专利]使用导电岛进行手指位置跟踪和触觉显示的方法和装置

说明书

本公开提供了一种触摸屏，该触摸屏包括电容耦合到导电迹线的导电岛，其中它们可以用于提供与触摸屏接触的一个或多个手指的位置的电容感测和/或在与触摸屏接触的一个或多个手指上施加触觉力。

相关申请

本申请要求于2015年6月10日提交的标题为“Method and Apparatus For FingerPosition Tracking and Haptic Display Using conductive Islands”的美国临时申请No.62/173,732以及于2016年6月9日提交的标题为“Method and Apparatus For FingerPosition Tracking and Haptic Display Using conductive Islands”的美国非临时申请No.15/178,283的优先权。

本发明的合同来源

本发明是在国家科学基金会授予的资助号IIS-0964075和II5-1302422的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。

技术领域

本公开一般而言涉及触觉领域，并且更具体地涉及包括电容耦合到导电迹线的导电岛的触摸屏。

背景技术

触摸屏已经普遍用于计算机界面，并且被用于移动电话、平板电脑、笔记本计算机、银行自助终端以及许多其它应用和设备。触摸屏能够检测与屏幕接触的用户的手指的位置。然后，检测到的位置可以被计算机程序使用来响应由他或她的触摸所表达的用户的命令，诸如在屏幕上移动可见的图形对象或者选择按钮或菜单项。

通常，触敏屏幕是透明的并且与视觉显示结合，使得用户可以想象他或她正在触摸或指向被视觉描绘的对象。这涉及两个信息流：从计算机到用户的视觉信息，以及从用户到计算机的触摸信息。

触摸信息的其它传送方向不太常见，其中用户可以利用他或她的触感从计算机接收信息。这可以支持用户对边缘或纹理，或者甚至明显的表面凹凸不平的感知。

将触摸信息传送给用户的机制被称为触觉。触觉的当代形式是通过产生手持设备的振动来完成的。用户可以想象振动将源于他或她与在视觉显示上描绘的图标或其它图形特征的交互。除了振动触觉之外，术语表面触觉显示是指其中力可以由屏幕生成并且在用户的指尖与屏幕接触的点处施加在用户的指尖上的触摸屏。

如果触摸屏可以单独检测与屏幕同时接触的多于一个手指的位置，则这被称为“多点触摸”。如果表面触觉显示可以在与屏幕同时接触的多于一个手指上产生不同的力，则这被称为“多触觉”。

表面触觉显示面临的挑战是为通常由玻璃制成的触摸屏寻找能够在触摸它的指尖上施加力的方式。力必须受软件控制。另外，力产生的机构不能妨碍对正在触摸屏幕的指尖的位置的检测。此外，力产生的机构应该是合理透明的，使得在触摸屏下方的视觉显示不被遮挡。

实现表面触觉显示的一种方法是使用静电吸引在用户的指尖上产生力。诸如氧化铟锡(ITO)之类的透明电极被放置在通常由玻璃制成的触摸屏的表面下面。电极被充电到相对于用户手指电位的电位。电极和用户指尖之间的静电吸引增加了指尖和玻璃之间的接触力，并且因此也增加了用户为了将他或她的手指移过玻璃而必须克服的摩擦力。用户感知增加的摩擦力，其可以在软件控制下被调节以表示图标、纹理、边缘和其它触觉效果。静电吸引力取决于许多因素，包括电位差(电压)、表面面积、被吸引表面之间的距离、电压符号的交替频率、以及它们之间的材料的介电常数。

本公开的目的是提供与触摸屏接触的一个或多个手指的位置的电容感测和/或在与触摸屏接触的一个或多个手指上施加触觉力。

发明内容

本公开提供了对制造触摸屏的构造和方法的描述，该触摸屏包括电容耦合到导电迹线的导电岛。本发明的目的和优点将在下面的描述和附图中阐述并变得明显，并且将通过实践所要求保护的主题而被了解。